基于Pyxos FT的分布式矿用电法水害监测系统

发布时间：2017-04-23 15:03

  本文关键词：基于Pyxos FT的分布式矿用电法水害监测系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤矿生产重在安全，水患预报和防治是矿井安全管控的重点之一。随着开采深度的加深，我国煤矿井下水文地质条件越来越复杂，提高煤矿防治水勘探技术精度和超前预测能力迫在眉睫。国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局于2009年9月颁布了《煤矿防治水规定》，把“预测预报”放在煤矿防治水工作的首位。加强矿井水害探测技术研究，着力提升矿井水文地质灾害预测预报的准确度和及时性，对保障煤矿安全生产非常重要。 目前，矿用安全监测监控系统绝大多数都没有将电法水害动态预测作为一项重要监控内容。本文将研究其实现过程与信息处理流程，研制可以接入标准工业以太网的分布式高密度电法监控系统、控制软件和数据三维成像软件，形成适应于煤矿采掘作业的成套监测网络技术。 本论文针对矿井水害预测问题，研究开发矿井水文地质条件动态监测技术。基于Pyxos FT研制矿用电法分布式数据采集系统；基于TCP/IP协议设计通信链路，连接井下电法数据采集系统与井上监控主机服务器；井下监测系统采用本质安全型防爆设计；应用嵌入式控制网络Pyxos FT平台和链路电源技术，，设计分布式采集大线和电极，实现一根五芯电缆控制大量电极；使用微软公司的软件开发工具Visual Studio2010开发上位机软件，系统程序基于B/S架构，易于人机交互，且实现客户端免安装；基于OpenSceneGraph图形系统开发引擎开发了数据成图软件，不仅能够将数据表示为折线图、等值线图，还可以将大量数据处理后形成三维图像，与矿井GIS结合，更好的展示随采掘过程监测的动态信息，为矿井生产过程中水害预测预报提供关键手段。
【关键词】：电法监测 Pyxos FT 三维成像 OpenSceneGraph
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76;TD745
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 序言9-16
• 1.1 研究背景9
• 1.2 课题研究的目的和意义9-10
• 1.3 矿井水害探测与监测技术发展及问题10-14
• 1.3.1 电法探水技术及其仪器10-11
• 1.3.2 高密度电法仪及优劣对比11-13
• 1.3.3 煤矿监测监控系统13-14
• 1.4 研究内容及技术路线14-16
• 1.4.1 研究内容14
• 1.4.2 研究过程及技术路线14-16
• 第二章 水害监测及相关技术研究进展16-26
• 2.1 水害监测预警原理16-17
• 2.1.1 三极超前探测16-17
• 2.1.2 电测深17
• 2.2 Pyxos FT 技术17-26
• 2.2.1 I/O 总线18
• 2.2.2 Pyxos FT 网络构成18-22
• 2.2.3 Pyxos FT 通信协议22-23
• 2.2.4 Pyxos FT 网络的时间槽分配23-24
• 2.2.5 链路电源24-25
• 2.2.6 Pyxos FT 平台主要特性25-26
• 第三章 系统整体设计26-34
• 3.1 水害监测系统总体设计26-32
• 3.1.1 总体设计方案26
• 3.1.2 系统通信网络设计26-29
• 3.1.3 井下监测系统29-30
• 3.1.4 智能电极和通信线缆30-31
• 3.1.5 上位机控制软件和数据处理软件31-32
• 3.2 水害监测系统设计技术指标32-34
• 第四章 井下监测系统设计34-42
• 4.1 防爆电源模块设计34-35
• 4.2 控制模块设计35-36
• 4.3 发射模块设计36-37
• 4.4 电流检测模块37-38
• 4.5 通信模块设计38-39
• 4.6 电磁干扰抑制39-40
• 4.7 硬件电路板展示40-42
• 第五章 基于 Pyxos FT 自由拓扑平台的智能电极和线缆设计42-56
• 5.1 Pyxos 器件 FT315042-44
• 5.2 链路电源设计44-45
• 5.3 智能电极控制部分设计45-46
• 5.4 放大滤波电路46-47
• 5.5 采集模块设计47-48
• 5.6 智能电极切换设计48
• 5.7 供电通信电缆设计48-49
• 5.8 观测方式实现49-55
• 5.8.1 三极超前探测法观测实现49-50
• 5.8.2 电阻率剖面法观测实现50-54
• 5.8.3 电阻率测深法观测实现54-55
• 5.9 硬件电路板展示55-56
• 第六章 软件系统设计56-76
• 6.1 上位机控制系统56-63
• 6.1.1 上位机软件设计56-57
• 6.1.2 网络通信协议实现57-62
• 6.1.3 上层控制软件实现62-63
• 6.2 井下监测系统控制系统63-66
• 6.2.1 控制软件设计63-64
• 6.2.2 FIR 数字滤波器实现64-66
• 6.2.3 智能电极通信协议实现66
• 6.3 数据处理系统66-72
• 6.3.1 数据拼接67-68
• 6.3.2 二维插值68-69
• 6.3.3 二维反演69-72
• 6.4 绘制图形72-76
• 6.4.1 模型的显示72-76
• 第七章 室内测试及野外测试对比76-84
• 7.1 室内测试76-78
• 7.1.1 仪器噪声测试76
• 7.1.2 信号接收测试76-78
• 7.2 实验数据采集验证78-80
• 7.3 野外实验对比80-84
• 第八章 结论与进一步思考84-86
• 8.1 结论84
• 8.2 进一步思考84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-91
• 附录91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛岚;杨帅;史宜巧;周奎;;Pyxos嵌入式网络中链路电源模块的设计[J];电子工业专用设备;2008年11期

2 刘滨 ,耿雪贞;CAN与以太网数据交换的研究与分析[J];单片机与嵌入式系统应用;2003年12期

3 于景惃;刘志新;岳建华;刘树才;;煤矿深部开采中的地球物理技术现状及展望[J];地球物理学进展;2007年02期

4 张赛珍，王庆乙，罗延钟;中国电法勘探发展概况[J];地球物理学报;1994年S1期

5 董浩斌,王传雷;高密度电法的发展与应用[J];地学前缘;2003年01期

6 曹宇 ,魏丰 ,胡士毅;用51单片机控制RTL8019AS实现以太网通讯[J];电子技术应用;2003年01期

7 李晓斌;张贵宾;贾正元;;新型分布式高密度电法仪器发展瞻望[J];地质装备;2008年03期

8 李文峰;矿井物探在煤矿防治水中的作用[J];河北煤炭;1999年S1期

9 李长青,朱世松,赵建贵;煤矿安全和生产监控系统的现状与未来发展趋势[J];焦作工学院学报(自然科学版);2000年02期

10 程久龙,李莉,于师建;RESEARCH ON DIRECT CURRENT ELECTRIC FIELD CHARACTERISTICS OF OVERBURDEN FAILURE AND ITS APPLICATIONS[J];Journal of Coal Science & Engineering(China);1999年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 雷煌;基于CAN总线的矿井分布式SCADA监控与数据采集系统[D];太原理工大学;2002年

2 李阳铭;基于ARM的嵌入式网关研究[D];合肥工业大学;2006年

3 刘挺;电法在大伙房水库引水隧道探测中的应用研究[D];东北大学;2008年

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本文编号：322560